真8
蒋钊周晖桑瑞鹏霍丽霞
胡明泰
（兰州空间技术物理研究所表面工程技术重点实验室，兰州730000）
文摘采用等离子体浸没离子注人(PIII)技术对9Cr18轴承钢表面进行了双注入及共注入Ti+N工艺处理。测试了处理前后试样的显微硬度及真空摩擦因数，并表征分析了表面磨损形貌。结果表明：处理后试样的显微硬度都有大幅提高，最大增幅达68.7%；表面真空摩擦因数由0.15下降到0.08；磨斑尺寸及粗楚度分别减少了54.4%和37.4%。双注入与共注入方式在相同参数下，双注入处理后的试样表面综合性能更加优异。
关键词等离子体没没离子注人,9Cr18，真空摩擦学，摩擦磨损
Surface ModificationProcesses of 9Cr18 for Space Mechanismby
PlasmaImmersionIonImplantation
JiangZhaoZhouHuiSang Ruipeng
HuoLixia
Hu Mingtai
(Science and Technology on Surface Engineering Laboratory, Lanzhou Space Technology Institute of Physics, Lanzhou730000) AbstractTi+N ion dual-implantation and co-implantation are used to improve the working surface of 9Crl8
bearing steel by plasma immersion ion implantation(PII) processes. Untreated and PIlI treated samples were evalua-ted by the microhardness and vacuum fiction coefficient tests. Wear morphology of surfaces were also evaluated. It has been found that the microhardness of treated samples increases substantially, and the maximum microhardness increa ses 68. 7% ,the vacuum friction coefficient decreases from 0. 15 to 0. 08, the wear scar diameter and roughness are re-duced 54.4% and 37.4% respectively. Comparison of the comprehensive properties of different PIII process, dual-implantation process is better than co-implantation process under the same condition.
Key words Plasma immersion ion implantation(PIII), 9Crl8,Acuum tribology,Friction and wear
0引言
9Cr18不锈钢具有良好的耐蚀性，在空间服役时，需在超高真空、微重力、极低温度等条件下长期工作，对其耐磨、耐疲劳、防冷焊润滑性能等要求较高；但其强度和硬度较低，会直接影响其耐磨性和使用寿命。已有的研究表明，轴承失效主要发生在其工作表面和表面层[1-2]因而采用现代表面改性技术来强化工作表面的真空摩擦磨损性能，以提高轴承在空间环境中的使用寿命和可靠性具有重要的现实意义。等离子体浸没离子注人（P)是近年发展起来的一种新的非视线的离子注人表面改性技术，其克服了传统束线离子注入的视线限制和保持剂量问题，能处理如
收稿日期：2013-01-10
轴承内外圈这样具有复杂形状的工件，而且处理后的工件外形尺寸和热处理状态都不受影响，所以能很方便地作为轴承生产的最后工序[3]。PIII也保持了束线离子注人的优点，如离子注人层相对于基体材料没有边缘清晰的界面，力学性能在注人层至基材为连续过渡，不存在膜层结合力的问题，注人元素的浓度不受传统合金固溶度的限制，能在材料表面引人多种离子以形成各种特殊的合金及化合物来改善材料表面特性(4-6)。近些年国内外已开展了一些9Cr18轴承钢的PIⅢI表面改性研究，但对于面向空间应用改善轴承钢真空摩擦学性能的研究还鲜有报道。
本文采用PII技术对9Cr18轴承钢表面进行了
基金项目：国防科技工业民用专项科研技术研究项目资助（C4220060328）
作者简介：蒋钊，1982年出生，硕士研究生，工程师，主要从事金属材料表面改性研究。E-mail：999-128@163.cor
100 — 万方数据
宇航材料工艺
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2013年第3期